JPH0639961B2 - 衝突燃焼装置 - Google Patents
衝突燃焼装置Info
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- JPH0639961B2 JPH0639961B2 JP2305398A JP30539890A JPH0639961B2 JP H0639961 B2 JPH0639961 B2 JP H0639961B2 JP 2305398 A JP2305398 A JP 2305398A JP 30539890 A JP30539890 A JP 30539890A JP H0639961 B2 JPH0639961 B2 JP H0639961B2
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- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 title claims description 114
- 239000002737 fuel gas Substances 0.000 claims description 25
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 18
- 239000000567 combustion gas Substances 0.000 description 7
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 6
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- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
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- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Landscapes
- Pre-Mixing And Non-Premixing Gas Burner (AREA)
- Combustion Of Fluid Fuel (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は空気流を両側から衝突させ、その衝突空間にガ
ス燃料を供給して燃焼を行う衝突燃焼装置に関する。
ス燃料を供給して燃焼を行う衝突燃焼装置に関する。
〈従来技術とその課題〉 従来、ガス燃料による連続燃焼器ではブンゼン燃焼によ
るものが主流であり、一部で予混合燃焼が実用されてい
る。一方、拡散燃焼による家庭用燃焼器の実用例はほと
んどない。
るものが主流であり、一部で予混合燃焼が実用されてい
る。一方、拡散燃焼による家庭用燃焼器の実用例はほと
んどない。
上記ブンゼン燃焼では、高温の内炎の後流で高濃度のNO
xが生成されるため、低NOx燃焼器の実現は困難である。
また二次燃焼のための空間が大きく必要であるため、高
負荷燃焼の実現も困難である。
xが生成されるため、低NOx燃焼器の実現は困難である。
また二次燃焼のための空間が大きく必要であるため、高
負荷燃焼の実現も困難である。
一方、排気中のNOx低減の手段として、希薄混合気での
予混合燃焼が有効であるが、火炎が吹き飛びやすく、燃
焼量が制約される欠点がある。また予混合燃焼では火炎
の安定範囲が狭く、実用燃焼器においては火炎の安定範
囲を広くするための燃焼器構造は一般に複雑となる。
予混合燃焼が有効であるが、火炎が吹き飛びやすく、燃
焼量が制約される欠点がある。また予混合燃焼では火炎
の安定範囲が狭く、実用燃焼器においては火炎の安定範
囲を広くするための燃焼器構造は一般に複雑となる。
また一部の業務用の大型燃焼器では、排ガスの一部を燃
焼用空気に混合する排ガス再循環（E.G.R）によりNOxの
低減が図られているが、装置が複雑で高価となり、家庭
用燃焼器への適用は困難である。
焼用空気に混合する排ガス再循環（E.G.R）によりNOxの
低減が図られているが、装置が複雑で高価となり、家庭
用燃焼器への適用は困難である。
そこで本発明は上記従来技術の欠点を解消し、低NOXで
且つ高負荷燃焼を実現でき、家庭用の連続燃焼器として
も好適な新しい衝突燃焼装置の提供を目的とする。
且つ高負荷燃焼を実現でき、家庭用の連続燃焼器として
も好適な新しい衝突燃焼装置の提供を目的とする。
〈課題を解決するための手段〉 上記目的を達成するため、本発明の衝突燃焼装置は、主
燃焼室の下部を左右の方向に分岐した一対の比較的狭い
分岐燃焼室とし、該各分岐燃焼室の上下の壁に、垂直方
向に対向して燃焼用空気を噴出する衝突空気噴出孔の対
を複数設けると共に、各分岐燃焼室の端壁に、前記燃焼
用空気の衝突空間に対して水平方向に燃料ガスを噴出す
る燃料ガス噴出孔を複数設けたことを特徴としている。
燃焼室の下部を左右の方向に分岐した一対の比較的狭い
分岐燃焼室とし、該各分岐燃焼室の上下の壁に、垂直方
向に対向して燃焼用空気を噴出する衝突空気噴出孔の対
を複数設けると共に、各分岐燃焼室の端壁に、前記燃焼
用空気の衝突空間に対して水平方向に燃料ガスを噴出す
る燃料ガス噴出孔を複数設けたことを特徴としている。
〈作用〉 各分岐燃焼室内で上下に対向した衝突空気噴出孔から噴
出せられた燃焼用空気は分岐燃焼室内の中央付近で衝突
し、強い擾乱を生じる。この衝突空間に燃料ガス噴出孔
から噴出された燃料ガスが供給されることにより、燃焼
用空気と燃料ガスとが短時間で急速に混合し、燃焼が急
激に進行する。が、分岐燃焼室が比較的狭いことから、
前記衝突空間も狭く、分岐燃焼室内では燃焼が完結しな
い。この燃焼未完結（反応途中）の燃焼ガスは分岐燃焼
室から主燃焼室内へ流れ、両分岐燃焼室からの合流点で
相互に衝突し、再び強い擾乱状態の衝突空間を構成す
る。そしてこの衝突空間では、強い擾乱下、既燃ガスと
未燃ガスとの混合も促進され、上昇しながら燃焼が完結
する。
出せられた燃焼用空気は分岐燃焼室内の中央付近で衝突
し、強い擾乱を生じる。この衝突空間に燃料ガス噴出孔
から噴出された燃料ガスが供給されることにより、燃焼
用空気と燃料ガスとが短時間で急速に混合し、燃焼が急
激に進行する。が、分岐燃焼室が比較的狭いことから、
前記衝突空間も狭く、分岐燃焼室内では燃焼が完結しな
い。この燃焼未完結（反応途中）の燃焼ガスは分岐燃焼
室から主燃焼室内へ流れ、両分岐燃焼室からの合流点で
相互に衝突し、再び強い擾乱状態の衝突空間を構成す
る。そしてこの衝突空間では、強い擾乱下、既燃ガスと
未燃ガスとの混合も促進され、上昇しながら燃焼が完結
する。
燃焼用空気と燃料ガスとが分岐燃焼室内及び主燃焼室内
での２回の衝突擾乱下、十分効果的に混合されるので、
燃焼に必要な燃焼室容積が小さくてすみ、高負荷燃焼を
達成できる。また両分岐燃焼室からの燃焼ガスが主燃焼
室内で衝突せられるので、該衝突空間での未燃ガスと既
燃ガスとの混合も活発に行われ、排ガス再循環（E.G.
R）効果による低NOx燃焼を実現できる。
での２回の衝突擾乱下、十分効果的に混合されるので、
燃焼に必要な燃焼室容積が小さくてすみ、高負荷燃焼を
達成できる。また両分岐燃焼室からの燃焼ガスが主燃焼
室内で衝突せられるので、該衝突空間での未燃ガスと既
燃ガスとの混合も活発に行われ、排ガス再循環（E.G.
R）効果による低NOx燃焼を実現できる。
〈実施例〉 第１図は本発明装置の実施例を示す一部断面斜視図、第
２図は燃焼室の断面図、第３図は衝突空気噴出孔の他の
形状例を示す図、第４図(A)、(B)はそれぞれ衝突空気噴
出孔の配列例を示す図、第５図は本発明の装置に対する
比較例を示す断面図である。
２図は燃焼室の断面図、第３図は衝突空気噴出孔の他の
形状例を示す図、第４図(A)、(B)はそれぞれ衝突空気噴
出孔の配列例を示す図、第５図は本発明の装置に対する
比較例を示す断面図である。
燃焼缶体10の最上部に排気部40が設けられ、その下の缶
体10内が主燃焼室30とされている。排気部40には消音材
41が配され、その手前には水管51を配した熱交換器50が
配されている。
体10内が主燃焼室30とされている。排気部40には消音材
41が配され、その手前には水管51を配した熱交換器50が
配されている。
前記主燃焼室30は適当な幅Ｌ２、及び高さＨ２を有する
細長い空間からなり、下部へかけて左右両側が緩やかに
縮小せられており、且つ下部を左右の方向に分岐して一
対の分岐燃焼室20、20としている。分岐燃焼室20、20の分
岐部の内底面は分岐線に向けてわずかに登り勾配を持た
せた山形形状21に構成している。また主燃焼室30下部の
分岐燃焼室20、20の分岐部内壁31、31は後述する燃焼ガス
の流れを妨げないように丸みを設けている。この分岐部
内壁31、31間の幅Ｌ１は前記主燃焼室30の幅Ｌ２より狭
くされている。
細長い空間からなり、下部へかけて左右両側が緩やかに
縮小せられており、且つ下部を左右の方向に分岐して一
対の分岐燃焼室20、20としている。分岐燃焼室20、20の分
岐部の内底面は分岐線に向けてわずかに登り勾配を持た
せた山形形状21に構成している。また主燃焼室30下部の
分岐燃焼室20、20の分岐部内壁31、31は後述する燃焼ガス
の流れを妨げないように丸みを設けている。この分岐部
内壁31、31間の幅Ｌ１は前記主燃焼室30の幅Ｌ２より狭
くされている。
前記一対の分岐燃焼室20、20は比較的狭い空間を有し、
各分岐燃焼室20の比較的短い距離Ｈ１を隔てた上下の壁
に、垂直方向に対向して燃焼用空気を噴出する衝突空気
噴出孔22、22の対が長手方向に沿って複数設けられてい
る。23は燃焼用空気供給管である。また各分岐燃焼室20
の端壁24には水平方向に燃料ガスを噴出する燃料ガス噴
出孔25が設けられている。該燃料ガス噴出孔25から噴出
される燃料ガスは前記対状の空気噴出孔22から噴出され
る燃焼用空気の衝突点Ｐの下部に供給される。26は燃料
ガス供給管である。
各分岐燃焼室20の比較的短い距離Ｈ１を隔てた上下の壁
に、垂直方向に対向して燃焼用空気を噴出する衝突空気
噴出孔22、22の対が長手方向に沿って複数設けられてい
る。23は燃焼用空気供給管である。また各分岐燃焼室20
の端壁24には水平方向に燃料ガスを噴出する燃料ガス噴
出孔25が設けられている。該燃料ガス噴出孔25から噴出
される燃料ガスは前記対状の空気噴出孔22から噴出され
る燃焼用空気の衝突点Ｐの下部に供給される。26は燃料
ガス供給管である。
なお上記において、分岐燃焼室20、20空間が「比較的狭
い」とは、その空間内では燃焼が完結しない広さを意味
している。また上記において分岐燃焼室20の上下の壁の
距離Ｈ１が「比較的短い」とはその距離Ｈ１が前記「比
較的狭い」分岐燃焼室20の空間を構成する要素となって
おり、そのような「比較的短い」距離Ｈ１間では燃焼が
完結できない意である。
い」とは、その空間内では燃焼が完結しない広さを意味
している。また上記において分岐燃焼室20の上下の壁の
距離Ｈ１が「比較的短い」とはその距離Ｈ１が前記「比
較的狭い」分岐燃焼室20の空間を構成する要素となって
おり、そのような「比較的短い」距離Ｈ１間では燃焼が
完結できない意である。
また上記主燃焼室30の幅Ｌ２及び高さＨ２において「適
当な」とは、その幅Ｌ２と高さＨ２を持つ空間で燃焼が
完結できるという意である。
当な」とは、その幅Ｌ２と高さＨ２を持つ空間で燃焼が
完結できるという意である。
前記衝突空気噴出孔22の形状は、第１図に示す丸孔の
他、第３図に示すスリット状孔、その他の形状が可能で
ある。また衝突空気噴出孔22は、第１図に示すような単
列の他、第４図(A)、(B)に示す如き２列、或いは他の複
数列としてもよい。
他、第３図に示すスリット状孔、その他の形状が可能で
ある。また衝突空気噴出孔22は、第１図に示すような単
列の他、第４図(A)、(B)に示す如き２列、或いは他の複
数列としてもよい。
次に本装置による燃焼の動作、作用を説明する。運転
中、上下垂直方向に対向する衝突空気噴出孔22、22から
燃焼速度の数倍の速度で燃焼用空気が同速で噴出せら
れ、また燃料ガス噴出孔25から燃料ガスが噴出せられ
る。両側ほぼ同速で噴出した燃焼用空気は各分岐燃焼室
20、20の中央で衝突し、空気衝突点Ｐを中心に強い擾乱
状態からなる衝突空間を形成する。そして前記空気衝突
点Ｐの下部に向けて水平方向に噴出された燃料ガスは前
記衝突空間で短時間で急速に燃焼用空気と混合せられ
る。その結果、擾乱の下で燃焼が急激に進行する。しか
し対向する衝突空気噴出孔22間の距離Ｈ１が比較的短い
ことから、分岐燃焼室20の空間も狭く、各分岐燃焼室20
では燃焼は完結しない。反応途中の燃料ガスは、各分岐
燃焼室20から主燃焼室30へ流れ込み、流れの合流点で相
互に衝突し、そこで再び強く擾乱された衝突空間を形状
する。この擾乱によって、反応途中の燃焼ガスと既燃ガ
スとが速やかに混合しながら、主燃焼室30全体に広がっ
て燃焼を完結する。燃焼完結したガスは主燃焼室30の上
部で熱交換器50によって熱交換された後、排気部40から
排出される。
中、上下垂直方向に対向する衝突空気噴出孔22、22から
燃焼速度の数倍の速度で燃焼用空気が同速で噴出せら
れ、また燃料ガス噴出孔25から燃料ガスが噴出せられ
る。両側ほぼ同速で噴出した燃焼用空気は各分岐燃焼室
20、20の中央で衝突し、空気衝突点Ｐを中心に強い擾乱
状態からなる衝突空間を形成する。そして前記空気衝突
点Ｐの下部に向けて水平方向に噴出された燃料ガスは前
記衝突空間で短時間で急速に燃焼用空気と混合せられ
る。その結果、擾乱の下で燃焼が急激に進行する。しか
し対向する衝突空気噴出孔22間の距離Ｈ１が比較的短い
ことから、分岐燃焼室20の空間も狭く、各分岐燃焼室20
では燃焼は完結しない。反応途中の燃料ガスは、各分岐
燃焼室20から主燃焼室30へ流れ込み、流れの合流点で相
互に衝突し、そこで再び強く擾乱された衝突空間を形状
する。この擾乱によって、反応途中の燃焼ガスと既燃ガ
スとが速やかに混合しながら、主燃焼室30全体に広がっ
て燃焼を完結する。燃焼完結したガスは主燃焼室30の上
部で熱交換器50によって熱交換された後、排気部40から
排出される。
なお前記左右の分岐燃焼室20、20が分岐する分岐部の内
底面は中央の分岐線に向けて山形形状21としたが、これ
により、両分岐燃焼室20、20からの燃焼ガスが主燃焼室3
0内中央へスムーズに運ばれ、安定的に衝突する。前記
山形形状21部分が水平若しくは下向き凸の場合には、燃
焼ガスの不必要な乱れによる燃焼騒音が大きい。
底面は中央の分岐線に向けて山形形状21としたが、これ
により、両分岐燃焼室20、20からの燃焼ガスが主燃焼室3
0内中央へスムーズに運ばれ、安定的に衝突する。前記
山形形状21部分が水平若しくは下向き凸の場合には、燃
焼ガスの不必要な乱れによる燃焼騒音が大きい。
なお第５図に示す比較例の如く、上部燃焼室33に対する
下部燃焼室27が一対になっていないものでは、衝突空気
噴出孔28、28からの燃焼用空気及び燃料ガス噴出孔29か
らの燃料ガスによる衝突擾乱状態が下部燃焼室27内で１
回だけしか生じないので、希薄混合気条件で火炎が不安
定になり、未燃ガスの排出が多いが、本発明では衝突が
２回のため可燃限界付近まで火炎は安定する。
下部燃焼室27が一対になっていないものでは、衝突空気
噴出孔28、28からの燃焼用空気及び燃料ガス噴出孔29か
らの燃料ガスによる衝突擾乱状態が下部燃焼室27内で１
回だけしか生じないので、希薄混合気条件で火炎が不安
定になり、未燃ガスの排出が多いが、本発明では衝突が
２回のため可燃限界付近まで火炎は安定する。
また本発明の上記構成では、全ての衝突空気噴出孔22よ
り燃焼用空気を噴出した状態で、一方の分岐燃焼室20の
燃料ガス噴出孔25のみから燃料ガスを供給した場合で
も、安定した燃焼が可能であり、両側の燃料ガス噴出孔
25、25を使用した場合の希薄限界より更に燃料を絞るこ
とが可能となり、入力の絞り比（T.D.R）を大きくでき
る。
り燃焼用空気を噴出した状態で、一方の分岐燃焼室20の
燃料ガス噴出孔25のみから燃料ガスを供給した場合で
も、安定した燃焼が可能であり、両側の燃料ガス噴出孔
25、25を使用した場合の希薄限界より更に燃料を絞るこ
とが可能となり、入力の絞り比（T.D.R）を大きくでき
る。
その他、実施例では燃焼用空気からなる衝突空間に燃料
ガスを供給する衝突拡散燃焼器としたが、衝突空気に予
め燃料ガスを混合する予混合衝突燃焼器とすることも可
能である。
ガスを供給する衝突拡散燃焼器としたが、衝突空気に予
め燃料ガスを混合する予混合衝突燃焼器とすることも可
能である。
〈効果〉 本発明は以上の構成、作用よりなり、請求項１に記載の
衝突燃焼装置によれば、燃焼用空気と燃料ガスとが分岐
燃焼室内及び主燃焼室内での２回の衝突擾乱下、十分効
果的に混合せられ、急速に燃焼せられるので、大幅に燃
焼室容積を減少でき、高負荷燃焼を達成できる。また両
分岐燃焼室からの燃焼ガスが主燃焼室内で衝突、擾乱せ
られるので、未燃ガスと既燃ガスとの混合も活発に行わ
れ、排ガス再循環（E.G.R）効果による低NOx燃焼を実現
できる。
衝突燃焼装置によれば、燃焼用空気と燃料ガスとが分岐
燃焼室内及び主燃焼室内での２回の衝突擾乱下、十分効
果的に混合せられ、急速に燃焼せられるので、大幅に燃
焼室容積を減少でき、高負荷燃焼を達成できる。また両
分岐燃焼室からの燃焼ガスが主燃焼室内で衝突、擾乱せ
られるので、未燃ガスと既燃ガスとの混合も活発に行わ
れ、排ガス再循環（E.G.R）効果による低NOx燃焼を実現
できる。
拡散燃焼器では一般に燃焼室負荷が小さいが、本発明装
置では、拡散燃焼器であっても家庭用燃焼器としては高
負荷の３×107Kcal/m3h程度が可能となる。またNOxの排
出量は空気過剰率1.2において25ppmと従来の一般的なブ
ンゼン燃焼器の1/4以下であり、高価な排ガス再循環装
置を用いることなく低NOxが実現できる。
置では、拡散燃焼器であっても家庭用燃焼器としては高
負荷の３×107Kcal/m3h程度が可能となる。またNOxの排
出量は空気過剰率1.2において25ppmと従来の一般的なブ
ンゼン燃焼器の1/4以下であり、高価な排ガス再循環装
置を用いることなく低NOxが実現できる。
第１図は本発明装置の実施例を示す一部断面斜視図、第
２図は燃焼室の断面図、第３図は衝突空気噴出孔の他の
形状例を示す図、第４図(A)、(B)はそれぞれ衝突空気噴
出孔の配列例を示す図、第５図は本発明の装置に対する
比較例を示す断面図である。 10：燃焼缶体 20：分岐燃焼室 22：衝突空気噴出孔 24：端壁 25：燃料ガス噴出孔 30：主燃焼室
２図は燃焼室の断面図、第３図は衝突空気噴出孔の他の
形状例を示す図、第４図(A)、(B)はそれぞれ衝突空気噴
出孔の配列例を示す図、第５図は本発明の装置に対する
比較例を示す断面図である。 10：燃焼缶体 20：分岐燃焼室 22：衝突空気噴出孔 24：端壁 25：燃料ガス噴出孔 30：主燃焼室
Claims (1)
- 【請求項１】主燃焼室の下部を左右の方向に分岐した一
対の比較的狭い分岐燃焼室とし、該各分岐燃焼室の上下
の壁に、垂直方向に対向して燃焼用空気を噴出する衝突
空気噴出孔の対を複数設けると共に、各分岐燃焼室の端
壁に、前記燃焼用空気の衝突空間に対して水平方向に燃
料ガスを噴出する燃料ガス噴出孔を複数設けたことを特
徴とする衝突燃焼装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2305398A JPH0639961B2 (ja) | 1990-11-09 | 1990-11-09 | 衝突燃焼装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2305398A JPH0639961B2 (ja) | 1990-11-09 | 1990-11-09 | 衝突燃焼装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04177004A JPH04177004A (ja) | 1992-06-24 |
| JPH0639961B2 true JPH0639961B2 (ja) | 1994-05-25 |
Family
ID=17944645
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2305398A Expired - Lifetime JPH0639961B2 (ja) | 1990-11-09 | 1990-11-09 | 衝突燃焼装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0639961B2 (ja) |
-
1990
- 1990-11-09 JP JP2305398A patent/JPH0639961B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04177004A (ja) | 1992-06-24 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A761 | Written withdrawal of application |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761 Effective date: 20031218 |